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Çengel - transferência de calor e massa. 3 Edição
Capitulo 1 
1.14 Considere uma lâmpada incandescente de 150 W. o filamento da lâmpada tem 5 cm de comprimento e tem um diâmetro de 0,5 mm. O diâmetro do bulbo de vidro da lâmpada é de 8 cm. Determinar o fluxo de calor, em W/m², (a) na superfície do filamento, (b) na superfície de vidro da lâmpada, e (c) calcular quanto irá custar por ano para manter a luz acesa oito horas por dia, todos os dias, se o custo unitário da eletricidade é de US$ 0,08/kWh.
1.15 Um ferro de engomar de 1200 W é deixado na tabua de passar roupa com sua base exposta ao ar. Cerca de 85% do calor gerado no ferro é dissipado através da sua base, cuja superfície é de 150 cm², e os restantes 15% através de outras superfícies. Supondo que a transferência de calor a partir da superfície seja uniforme, determinar (a) a quantidade de calor que o ferro dissipa durante um período de duas horas, em kWh, (b) o fluxo de calor na superfície da base de ferro, em W/m² e (c) o custo total da energia elétrica consumida durante esse período de duas horas. Considere o custo unitário da energia elétrica como sendo US$ 0,07/kWh.
1.16 Uma placa de circuito de 15 cm x 20 cm abriga em sua superfície 120 chips lógicos estreitamente espaçados, cada um dissipando 0,12 W. se a transferência de calor a parir da superfície de baixo da placa é desprezada, determinar (a) a quantidade de calor que esta placa de circuito dissipa durante um período de 10 horas, em kWh, e (b) o fluxo de calor na superfície das placas de circuito em W/m².
1.55 As superfícies interna e externa de uma parede de tijolo de 4 m x 7 m com espessura de 30 cm e condutividade térmica de 0,69 W/m · K, são mantidas a temperaturas de 20 °C e 5°C, respectivamente. Determinar a taxa de transferência de calor através da parede, em W.
1.58 Uma panela de alumínio cuja condutividade térmica é 237 W/m°C tem um fundo chato com diâmetro de 15 cm e espessura de 0,4 cm. O calor é transferido permanentemente através de seu fundo a uma taxa de 800 W para ferver a água. Se a superfície interna do fundo da panela está a 105°C, determinar a temperatura da superfície externa do fundo da panela.
1.61 Uma forma de medir a condutividade térmica de um material é fazer um sanduíche de um aquecedor elétrico entre duas amostras retangulares idênticas do material e isolar fortemente os quatro lados externos, como mostrado na figura. Termopares instalados nas superfícies interior e exterior das amostras registram as temperaturas. 
Durante um experimento, duas amostras de 10 cm X 10 cm de tamanho e 0,5 cm de espessura foram utilizadas. Quando atingiu uma operação permanente, o aquecedor consumia 25 W de potência elétrica e a temperatura de cada amostra observava uma queda de 82°C na superfície interna para 74°C na superfície externa. Determinar a condutividade térmica do material na temperatura média.
1.63 Um medidor de fluxo de calor colocado na superfície interior da porta de uma geladeira com 3 cm de espessura indica um fluxo de calor 25 W/m² através da porta. Além disso, as temperaturas das superfícies interna e externa da porta foram medidas a 7°C e 15°C, respectivamente. Determinar a condutividade térmica média da porta da geladeira.
1.64 Considere uma pessoa de pé em uma sala mantida todo o tempo a 20°C. as superfícies internas das paredes, pisos e teto da casa estavam a uma temperatura média de 12°C no inverno e 23°C no verão. Determine as taxas de transferência de calor por radiação entre essa pessoa e as superfícies em torno no verão e no inverno, se a superfície exposta, a emissividade e a temperatura média da superfície da pessoa são 1,6 m², 0,95 e 32 °C, respectivamente.
1.67 Ar quente a 80 /C é soprado ao longo de uma superfície plana de 2 m x 4 m, a 30 °C. Se o coeficiente médio de transferência de calor por convecção é de 55 W/m² ·°C, determinar a taxa de transferência de calor ao ar para a placa, em kW.
1.85 Uma placa de circuito com 0,3 cm de espessura, 12 cm de altura e 18 cm de comprimento abriga em um lado 80 chips lógicos poucos espaçados, cada um dissipando 0,06 W. a placa está impregnada com recheio de cobre e tem uma condutividade térmica efetiva de 16 W/m ·°C. Todo o calor gerado nos chips e conduzido através da placa de circuito e é dissipado do verso da placa para o ar ambiente. Determine a diferença de temperatura entre os dois lados da placa de circuito.
2.22 A partir do balanço de energia em um elemento de volume retangular, derive a equação de condução de calor unidimensional transiente para parede plana com condutividade térmica constante e sem geração de calor.
2.23 A partir do balanço de energia em um elemento de volume de uma casca cilíndrica, derive a equação de condução de calor unidimensional permanente para um longo cilindro com condutividade térmica constante no qual o calor é gerado a uma taxa .
2.24 A partir do balanço de energia em um elemento de volume de uma casca esférica, derive a equação de condução de calor unidimensional transiente para a esfera com condutividade térmica constante e sem geração de calor.
2.36 O que é uma condição inicial? quantas condições iniciais são necessárias especificar para um problema de condução de calor bidimensional?
2.37 O que é condição de contorno de simetria térmica? Como podemos expressá-la matematicamente?
2.38 Como podemos expressá-la matematicamente a condição de contorno em uma superfície isolada? 
2.39 “O perfil de temperatura em um meio deve ser perpendicular a uma superfície isolada.” Esta afirmação é verdadeira? Justifique.
2.46 Considere uma panela de aço usada para ferver água em um fogão elétrico. A seção inferior da panela possui espessura L = 0,5 cm e um diâmetro D = 20 cm. Uma boca do fogão consome 1250 W de potência durante seu uso, e 85% do calor gerado é transferido uniformemente para a panela. A transferência de calor da superfície superior do fundo da panela para a água ocorre por convecção, com coeficiente de transferência de calor h. Assumindo que condutividade térmica é constante e a transferência de calor é unidimensional, expresse a formulação matemática (a equação diferencial e as condições de contorno) deste problema de condução de calor durante operação permanente. Não resolva o problema.
2.48 Considere uma panela de alumínio usada para um ensopado em um fogão elétrico. A seção inferior da panela possui espessura L = 0,25 cm e um diâmetro D = 18 cm. Uma boca do fogão consome 900 W de potência durante seu uso, e 90% do calor gerado é transferido uniformemente para a panela. Durante a operação permanente, a temperatura da superfície interna da panela mede 108 °C.
2.57 Considere uma extensa parede plana de espessura L = 0,4 m, condutividade térmica k = 2,3 W/m.°C e área da superfície A = 30 m². O lado esquerdo da parede é mantido a uma temperatura constante = 90 °C, enquanto o lado direito perde calor por convecção para o ar ambiente a T = 25 °C com coeficiente de transferência de calor h = 24 W/m² .°C. Assumindo condutividade térmica constante e ausência de geração de calor na parede, (a) expresse a equação diferencial e as condições de contorno para condução de calor unidimensional permanente através da parede, (b) obtenha a expressão para a variação de temperatura na parede resolvendo a equação diferencial, e (c) avalie a taxa de transferência de calor através da parede.
2.60 Considere que a placa da base de um ferro de passar doméstico de 800 W possui espessura L = 0,6 cm, área da base A = 160 cm² e condutividade térmica k = 20 W/m.°C. A superfície interna da placa está sujeita a uma fluxo de calor uniforme gerado pela resistência do ferro. Quando se alcançam condições de operação permanentes, a temperatura da superfície externa a placa mede 85 °C. Desconsiderando qualquer perda de calor através da seção superior do ferro, (a) expresse a equação diferencial e as condições de contorno para condução de calor unidimensional permanente através da placa, (b) obtenha a relação para a variação da temperatura na placa da base do ferro resolvendoa equação diferencial, (c) avalie a temperatura da superfície interna.
2.61 Refaça o Problema 2.60 usando um ferro de 1200 W.
2.63 – Considere um cano de comprimento L, raio interno , raio externo e condutividade térmica k por onde passa água refrigerada. A água flui pelo cano a uma temperatura e o coeficiente de transferência de calor na superfície interna é h. Se o cano é bem isolado na superfície externa, (a) ) expresse a equação diferencial e as condições de contorno para condução de calor unidimensional permanente através do cano e (b) obtenha a relação para a variação da temperatura no cano resolvendo a equação diferencial.
Capitulo 2
2.14 A resistência de um ferro de passar de 1000 W é um fio de 15 pol de comprimento e D = 0,08 pol de diâmetro. Determine a taxa de calor gerado no fio por unidade de volume, em Btu/h·pé³, e a taxa de fluxo de calor na superfície externa do fio Btu/h·pé², com resultado dessa geração de calor.
2.16 Medidores de fluxo de calor utilizam um dispositivo bastante sensível conhecido como termopilha para medir a diferença de temperatura através de um fino filme condutor de calor feito de kapton (k= 0,345 W/m·K). Se a termopilha pode detectar diferenças de temperatura de 0,1 °C ou mais e a espessura do filme é 2 mm, qual é o fluxo de calor mínimo que o medidor consegue detectar?
2.18 Em um tanque solar, a absorção de energia solar pode ser modelada como geração de calor e aproximada por eger=e0e-bx, sendo e0 a taxa de absorção de calor na superfície superior por unidade de volume e b uma constante. Obtenha a relação para a taxa total de geração de calor em uma camada de agua de área de superfície A e espessura L no topo do tanque.
2.22 A partir do balanço de energia em um elemento de volume retangular, derive a equação de condução de calor unidimensional transiente para parede plana com condutividade térmica constante e sem geração de calor.
2.23 A partir do balanço de energia em um elemento de volume de uma casca cilíndrica, derive a equação de condução de calor unidimensional permanente para um longo cilindro com condutividade térmica constante no qual o calor é gerado a uma taxa .
2.24 A partir do balanço de energia em um elemento de volume de uma casca esférica, derive a equação de condução de calor unidimensional transiente para a esfera com condutividade térmica constante e sem geração de calor.
2.36 O que é uma condição inicial? quantas condições iniciais são necessárias especificar para um problema de condução de calor bidimensional?
2.37 O que é condição de contorno de simetria térmica? Como podemos expressá-la matematicamente?
2.38 Como podemos expressá-la matematicamente a condição de contorno em uma superfície isolada? 
2.39 “O perfil de temperatura em um meio deve ser perpendicular a uma superfície isolada.” Esta afirmação é verdadeira? Justifique.
2.46 Considere uma panela de aço usada para ferver água em um fogão elétrico. A seção inferior da panela possui espessura L = 0,5 cm e um diâmetro D = 20 cm. Uma boca do fogão consome 1250 W de potência durante seu uso, e 85% do calor gerado é transferido uniformemente para a panela. A transferência de calor da superfície superior do fundo da panela para a água ocorre por convecção, com coeficiente de transferência de calor h. Assumindo que condutividade térmica é constante e a transferência de calor é unidimensional, expresse a formulação matemática (a equação diferencial e as condições de contorno) deste problema de condução de calor durante operação permanente. Não resolva o problema.
2.48 Considere uma panela de alumínio usada para um ensopado em um fogão elétrico. A seção inferior da panela possui espessura L = 0,25 cm e um diâmetro D = 18 cm. Uma boca do fogão consome 900 W de potência durante seu uso, e 90% do calor gerado é transferido uniformemente para a panela. Durante a operação permanente, a temperatura da superfície interna da panela mede 108 °C.
2.57 Considere uma extensa parede plana de espessura L = 0,4 m, condutividade térmica k = 2,3 W/m.°C e área da superfície A = 30 m². O lado esquerdo da parede é mantido a uma temperatura constante = 90 °C, enquanto o lado direito perde calor por convecção para o ar ambiente a T = 25 °C com coeficiente de transferência de calor h = 24 W/m² .°C. Assumindo condutividade térmica constante e ausência de geração de calor na parede, (a) expresse a equação diferencial e as condições de contorno para condução de calor unidimensional permanente através da parede, (b) obtenha a expressão para a variação de temperatura na parede resolvendo a equação diferencial, e (c) avalie a taxa de transferência de calor através da parede.
2.60 Considere que a placa da base de um ferro de passar doméstico de 800 W possui espessura L = 0,6 cm, área da base A = 160 cm² e condutividade térmica k = 20 W/m.°C. A superfície interna da placa está sujeita a uma fluxo de calor uniforme gerado pela resistência do ferro. Quando se alcançam condições de operação permanentes, a temperatura da superfície externa a placa mede 85 °C. Desconsiderando qualquer perda de calor através da seção superior do ferro, (a) expresse a equação diferencial e as condições de contorno para condução de calor unidimensional permanente através da placa, (b) obtenha a relação para a variação da temperatura na placa da base do ferro resolvendo a equação diferencial, (c) avalie a temperatura da superfície interna.
2.61 Refaça o Problema 2.60 usando um ferro de 1200 W.
2.63 Considere um cano de comprimento L, raio interno , raio externo e condutividade térmica k por onde passa água refrigerada. A água flui pelo cano a uma temperatura e o coeficiente de transferência de calor na superfície interna é h. Se o cano é bem isolado na superfície externa, (a) ) expresse a equação diferencial e as condições de contorno para condução de calor unidimensional permanente através do cano e (b) obtenha a relação para a variação da temperatura no cano resolvendo a equação diferencial.